JPH01202344A - 双ロール式鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶湯から直接アルミニウム合金等の薄板を鋳
造・圧延する双ロール式鋳造装置に関し、更に詳述すれ
ば、鋳造ロールの冷却能を改善した双ロール式鋳造装置
に関する。

［従来の技術］ 双ロール式鋳造装置は、シェル内面を水冷された１対の
ロールを相互に適長間隔をおいて配設し、ノズルを介し
てこのロール間に溶湯を供給する。

そして、この溶湯をロールにより冷却して凝固させると
共に、圧延して直接アルミニウム合金の薄板を製造する
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、双ロール方式によりアルミニウム合金鋳
造板を製造すると、例えば、Ａ１１−Ｍｇ系合金等に中
心偏析（Ｃｅｎｔｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｓｅｇｒｅｇａｔｉ
ｏｎ）が発生し、この鋳造欠陥は鋳造速度が速くなるほ
ど顕著になることが知られている［“Ｃｅｎｔｅｒ　Ｌ
ｉｎｅ　　Ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ　　ｉｎ　　Ｔｗｉ
ｎ　　Ｒｏｌｌ　　Ｃａ５ｔ　　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　　
Ａ１１ａｙ　５ｔａｂ　”　Ｌｉｇｈｔ　Ｍｅｔａｌｓ
　１９８２．　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆＴｈｅ　
Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　
ＡＩＭＥ　（第８７３頁乃至８８８頁）］。

なお、この中心偏析の外に、双ロール式鋳造装置により
製造された鋳造板にはレベル・ライル及びサーフェイス
・ライン・パターン等の欠陥も存在する。

従来、これらの欠陥のうち、特に、中心偏析は凝固温度
範囲が広いＡ、＆−Ｍｇ系合金等を双ロール式鋳造によ
り鋳造しようとすると、必ず発生してしまう。これは以
下の理由による。即ち、通常の厚肉鋳塊においても、最
終凝固部には溶質元素の濃度偏析が生じるが、特に、双
ロール方式による鋳造の場合は、凝固が完了する以前に
、内部に未凝固溶湯を有する状態の鋳造板に対、して圧
延による圧下がかかるため、凝固完了室−前の濃度偏析
部が後方に押し戻され、溶質元素の濃度偏析が極めて著
しくなる。この結果、板厚中央部に極端な濃度偏析が生
じて中心偏析欠陥が発生する。これは、従来、双ロール
式鋳造技術においては、本質的に生じてしまうものと考
えられていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
アルミニウム合金鋳造板の中心偏析を実質上問題ないレ
ベルにまで低減することができる双ロール式鋳造装置を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る双ロール式鋳造装置は、シェル内面を水冷
された１対のロールを相互に適長間隔をおいて配設し、
このロール間に溶湯を供給し、ロールにより溶湯を冷却
して凝固させる双ロール式鋳造装置において、前記ロー
ルはシェル厚が３５龍以上６０ｍｍ以下であることを特
徴とする。

［作用］ 本発明においては、シェル厚が３５乃至６０ｍｍの１対
のロールに接触して溶湯が冷却されるから、溶湯の冷却
効率上最適の熱容量を有するロールにより溶湯が極めて
高効率で冷却される。このため、鋳造板の中心部も速や
かに冷却されて凝固するので、中心偏析が軽減される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。第１図は本発明の実施例に係る双ロール式鋳造
装置の溶湯注入部を示す断面図である。１対のロール１
，２はその軸方向を平行にし、相互に適長間隔をおいて
上下に対向するように配設されている。ロール１，２は
、一定のシェル厚ｔを有する円筒状をなし、その内周面
には冷却水が通流する冷却部材３が固定されている。こ
の冷却部材３内を冷却水が還流することにより、ロール
１．２のシェルが冷却される。

ロール１，２は矢印方向に回転駆動されるようになって
おり、ロール１，２が最短距離で対向する位置よりもロ
ール１，２の回転方向の上流側の位置には、筒状のノズ
ル４が配置されている。このノズル４は溶湯鍋等の溶湯
供給源に連結されており、このノズル４を介してアルミ
ニウム合金の溶湯５がロール１，２間の間隙に注入され
る。

この溶湯５はロール１，２により冷却されて凝固し、鋳
造板７が得られる。なお、溶湯５とロール１，２又は鋳
造板７との間には固液共存相６が存在する。

本発明は上述の如く構成される双ロール式鋳造装置にお
いて、ロール１，２のシェル厚を３５乃至６０ｍｍに設
定したことを特徴とする。

以下、その理由について説明する。Ａ、！１２−Ｍｇ系
合金等の凝固温度範囲が広い合金は中心部に濃度偏析が
生じやすい。しかしながら、このような゛合金において
も、冷却速度を極めて速くすれば、濃度偏析を防止する
ことができる。従って、双ロール式鋳造法においても、
アルミニウム合金溶湯５は鋳造用ロール１．２の接触に
より冷却されるため、冷却速度を上げることを目的とし
て鋳造用ロール１，２に銅製のシェルを使用したり、ロ
ール内を流れている冷却水の水温を下げるという試みが
なされた。しかしながら、従来、何れの方法でも中心偏
析を軽減することができなかった。

本願発明者等は、この原因について究明すべく種々実験
研究を重ねた結果、以下の知見を得た。

即ち、アルミニウム合金溶湯の凝固時の熱拡散（冷却）
の律速過程は、従来、冷却水とロールシェルとの間であ
ると考えられていたが、本願発明者等は冷却水とシェル
との間ではなく溶湯とロールシェルとの間の熱伝達が凝
固時の熱拡散を律速していることに想到した。

薄いシェル厚のロールを使用し低温の冷却水を流した場
合、溶湯を供給しない非鋳造時にはシェル自体はよく冷
える。このため、アルミニウム合金溶湯がロールに接触
すると、その表面層は急激に凝固するが、ロールのシェ
ルは薄くて熱容量が小さいため、ロールシェルの表面が
容易に１００℃以上に加熱されてしまい、ロールシェル
と冷却水との界面に水蒸気膜が形成されて両者間が断熱
状態となる。従って、この場合、鋳造板の板厚方向の中
央部は徐冷したのと同様の状態となり、濃度偏析が極め
て激しくなる。

これに対して、厚いシェルを使用した場合は、冷却水に
よるシェルの冷却能は小さいが、シェル自体の熱容量が
大きいため、前述の水蒸気膜による断熱状態に到達する
前に凝固が完了する。このため、シェル厚が厚いロール
を使用すれば、板厚の中央部まで速い冷却速度で凝固さ
せることができる。

本願発明者等は、かかる観点に立って、本発明を完成さ
せるに至ったものである。上述の如く、鋳造板の板厚方
向中央部まで高冷却速度で冷却させるのに十分なシェル
の熱容量を確保するために、シェル厚を３５ｍｍ以上に
する。シェル厚が３５ｍｍ未満の場合には、シェルとア
ルミニウム合金溶湯との間が水蒸気膜により断熱状態と
なり易く、中心偏析が著しくなる。従って、シェル厚は
３５ｍｍ以上であることが必要である。

また、シェル厚の上限は６０ｍｍとする。シェル厚が６
０ｍｍを超えると、逆に熱容量が大き過ぎ、ロール１回
転の間の冷却時間（鋳造完了から次項のアルミニウム合
金溶湯と接触するまでの時間）内に、シェル内面の冷却
部材３による冷却の効果がシェル外面にまで到達せず、
シェル表面（外面）が十分に冷却されない状況となる。

その結果、鋳造板７の表面の凝固が遅れ、表面品質が低
下する。

従って、ロールのシェル厚は６０ｍｍ以下とすることが
必要である。なお、アルミニウム合金溶湯の冷却速度及
びシェルの冷却条件を一層厳密にコントロールしようと
する場合には、シェル厚は４０關以上５５ｍｍ以下にす
ることが望ましい。

シェルの材質は熱容量が大きくなるように比熱が大きい
ものである方が好ましい。また、双ロール式鋳造設備は
、ロール１，２が鋳造板７を圧延する機能も有している
設備であるため、ロールシェルにはこのような鋳造板の
圧延に耐えられる程度の硬度が必要である。このような
理由で、ロールシェルには耐熱鋼等を使用することが望
ましい。

また、冷却時間については、約９０ｃｍ径のロールの場
合には１．５分以上の冷却時間をとることが望ましい。

上述の範囲に規定したシェル厚の場合には、通常のアル
ミニウム合金鋳造板の鋳造条件の範囲内（約８０乃至１
８０ｃｍ／分のロール周速度〉であれば冷却時間につい
ては全く問題がない。

以下、本発明の実施例に係る鋳造装置の鋳造ロールを使
用して実際に鋳造板を製造した結果について説明する。

耐熱特殊鋼を使用して、直径が約９０Ｃ）ｍｍ、厚さが
２５１１ＩＩＩ＋、４５ｍｍ、５５ｍｍ及び７０ｍｍに
なるように加工したシェルを、冷却水が循環する構造を
有するコアに焼きばめしてロールを得た。そして、この
ロールを使用してＡβ−４重量％Ｍｇ合金の鋳造板を鋳
造した。鋳造板の厚さは６龍であり、ロール周速度は１
００Ω／分である。また、水温が３０°Ｃの冷却水を３
００４２／分の流量で流した。

なお、ロールへ潤滑剤をスプレー被着させることはしな
かった。

このようにして製造された鋳造板の中心偏析の状態及び
表面品質とロールシェル厚との関係を下記第１表に示す
。

但し、中心偏析の評価は、鋳造方向に沿う鋳造板の断面
を研磨仕上し、リン酸液でエツチングした後、中心偏析
の長さを測定し、鋳造板の１００關当たりの領域を検査
対象域として、偏析の長さの総計が５０ｍｍ以上の場合
を×、２０龍以上で５０　ｉｎ未満の場合をΔ、２０ｍ
ｍ未満の場合を○で現した。

また、表面品質は、鋳造板表面にシミ欠陥が多数ある場
合を×、シミ欠陥がある場合を△、表面欠陥がない場合
を○として現した。

なお、このシミ欠陥は鋳造方向に伸びた約１乃至５ｃｍ
の偏析であり、著しい場合には割れとなる。

この第１表から、本発明にて規定した範囲内のシェル厚
（４５龍、５５ｍｍ）を有するロールを使用した場合は
、中心偏析等の内部品質及び表面品質が極めて優れてい
ることが明らかで−ある。

［発明の効果］ 本発明によれば、シェル厚を３５乃至６Ｃ）＋ｍにした
から、適切な熱容量が得られ、鋳造板の中心部まで高い
冷却速度で冷却され、中心偏析が著しく軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る鋳造装置の溶湯注入部を
示す断面図である。 １．２；ロール、４；ノズル、５；溶湯、７：鋳造板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シェル内面を水冷された１対のロールを相互に適
   長間隔をおいて配設し、このロール間に溶湯を供給し、
   ロールにより溶湯を冷却して凝固させる双ロール式鋳造
   装置において、前記ロールはシェル厚が３５ｍｍ以上６
   ０ｍｍ以下であることを特徴とする双ロール式鋳造装置
   。